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鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金,。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：鈦是同素異構(gòu)體,，熔點為1720℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構(gòu),，稱為α鈦,；在882℃以上呈體心立方品格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦,。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點,，添加適當?shù)暮辖鹪�素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金
鈦合金 - 合金元素
合金元素根據(jù)它們對相變溫度的影響可分為三類：穩(wěn)定α相,、提高相轉(zhuǎn)變溫度的元素為α穩(wěn)定元素,有鋁,、碳、氧和氮等,。其中鋁是鈦合金主要合金元素,，它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重,、增加彈性模量有-,。穩(wěn)定β相,、降低相變溫度的元素為β穩(wěn)定元素，又可分同晶型和共析型二種,。前者有鉬,、鈮、釩等,；后者有鉻,、錳、銅,、鐵,、硅等。對相變溫度影響不大的元素為中性元素,，有鋯,、錫等。
氧,、氮,、碳和氫是鈦合金的主要雜質(zhì)。氧和氮在α相中有較大的溶解度,對鈦合金有-強化效果,，但卻使塑性下降,。通常規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別在0.15-0.2％和0.04-0.05％以下。氫在α相中溶解度很小,，鈦合金中溶解過多的氫會產(chǎn)生氫化物,，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在0.015％以下,。氫在鈦中的溶解是可逆的,，可以用真空退火除去。
鈦合金 - 分類
α鈦合金
它是α相固溶體組成的單相合金,，不論是在一般溫度下還是在較高的實際應用溫度下,，均是α相，組織穩(wěn)定,，耐磨性高于純鈦,。化能力強,。在500℃～600℃的溫度下,，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化,，室溫強度不高,。
β鈦合金
它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度,，淬火,、時效后合金得到進一步強化,，室溫強度可達 ；但熱穩(wěn)定性較差,，不宜在高溫下使用,。
α+β鈦合金
它是雙相合金，具有-的綜合性能,，組織穩(wěn)定性好,，有-的韌性、塑性和高溫變形性能,，能較好地進行熱壓力加工,，能進行淬火、時效使合金強化,。熱處理后的強度約比退火狀態(tài)提高50％～100％；高溫強度高,，可在400℃～500℃的溫度下長期工作,，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金。
三種鈦合金中常用的是α鈦合金和α+β鈦合金,；α鈦合金的切削加工,，α+p鈦合金次之，β鈦合金差,。α鈦合金代號為ta,，β鈦合金代號為tb，α+β鈦合金代號為tc,。鈦合金按用途可分為耐熱合金,、高強合金、耐蝕合金鈦-鉬,，鈦-鈀合金等,、低溫合金以及特殊功能合金鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金等。典型合金的成分和性能,。熱處理鈦合金通過調(diào)整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織,。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強度,；針狀組織具有較高的-強度,、蠕變強度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能,。
鈦合金 - 性能
鈦是一種新型金屬,，鈦的性能與所含碳、氮,、氫,、氧等雜質(zhì)含量有關(guān),，純的碘化鈦雜質(zhì)含量不超過0.1％，但其強度低,、塑性高,。99.5％工業(yè)純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/cm3，熔點為1800℃,，導熱系數(shù)λ=15.24w/(m.k),，抗拉強度σb=539mpa，伸長率δ=25％,，斷面收縮率ψ=25％,，彈性模量e=1.078×105mpa，硬度hb195,。
(1)比強度高
鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右,，僅為鋼的60％，純鈦的強度接近普通鋼的強度,，一些高強度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強度,。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制出單位強度高,、剛性好,、質(zhì)輕的零、部件,。在飛機的發(fā)動機構(gòu)件,、骨架、蒙皮,、緊固件及起落架等都使用鈦合金,。
(2)熱強度高
使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,，可在450-500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃-500℃范圍內(nèi)仍有-的比強度,，而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃,，鋁合金則在200℃以下,。
(3)抗蝕性好
鈦合金在潮濕的-和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠優(yōu)于不銹鋼,；對點蝕,、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力-強,；對堿,、氯化物、氯的有機物品,、-,、-等有優(yōu)良的抗腐蝕能力,。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。
(4)低溫性能好
鈦合金在低溫和-溫下,，仍能保持其力學性能,。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金,，如ta7,在-253℃下還能保持一定的塑性,。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料,。
(5)化學活性大
鈦的化學活性大,，與-中o、n,、h,、co、co2,、水蒸氣,、氨氣等產(chǎn)生-的化學反應。含碳量大于0.2％時,，會在鈦合金中形成硬質(zhì)tic；溫度較高時,，與n作用也會形成tin硬質(zhì)表層,；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度-的硬化層,；氫含量上升,，也會形成脆化層。吸收氣體而產(chǎn)生的硬脆表層-可達0.1-0.15mm,，硬化程度為20％～30％,。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象,。
(6)導熱系數(shù)小,、彈性模量小
鈦的導熱系數(shù)λ=15.24w/m.k約為鎳的1/4，鐵的1/5,，鋁的1/14,，而各種鈦合金的導熱系數(shù)比鈦的導熱系數(shù)約下降50％。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2,，故其剛性差,、易變形，不宜制作細長桿和薄壁件,，切削時加工表面的回彈量很大,，約為不銹鋼的2～3倍,，造成 后 面的劇烈摩擦、粘附,、粘結(jié)磨損,。
鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好,，韌性和抗蝕性能-,。另外，鈦合金的工藝性能差,，切削加工困難,，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì),。還有抗磨性差,，生產(chǎn)工藝復雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開始的,。航空工業(yè)發(fā)展的需要,，使鈦工業(yè)以平均每年約8％的增長速度發(fā)展。鈦合金加工材年產(chǎn)量已達4萬余噸,鈦合-號近30種,。使用廣泛的鈦合金是ti-6al-4v(tc4),，ti-5al-2.5sn(ta7)和工業(yè)純鈦ta1、ta2和ta3,。
鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件,，其次為火箭、 和高速飛機的結(jié)構(gòu)件,。60年代中期,，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應用，用于制作電解工業(yè)的電極,，發(fā)電站的冷凝器,，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料,。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等,。中國于1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成tb2合金,。

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